Den nasjonalistiske motoffensiven ble innledet 18. juli, på ett-årsdagen før utbruddet av krigen. Dette var republikanerne oppmerksomme på, og slo tilbake tre større angrep fram til 23. juli. Men 24. juli lyktes det for nasjonalistene å slå seg gjennom de republikanske linjene ved en konsentrert angrep med stridsvogner og slo seg igjennom det meste av Brunete. Republikanerne forsøkte å stoppe dette med et motangrep, men mislyktes. De siste republikanske styrkene i Brunete som sto under kommando av Líster flyktet hals over hode, og 400 av dem ble henrettet samme dag.